一種船舶結(jié)構(gòu)沖擊試驗系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種船舶結(jié)構(gòu)沖擊試驗系統(tǒng)，在頂部開孔板的下方懸掛有船模，頂部開孔板上安裝有擺球加載機(jī)構(gòu)，所述擺球加載機(jī)構(gòu)包括水平板、安裝在水平板上的立板、安裝在水平板兩端的U型夾具板、通過轉(zhuǎn)軸安裝在水平板下方的旋轉(zhuǎn)梁，所述U型夾具板安裝在頂部開孔板上，旋轉(zhuǎn)梁上設(shè)置有導(dǎo)軌、導(dǎo)軌中設(shè)置電磁鐵，轉(zhuǎn)軸的端部連接有擺繩，擺繩的端部設(shè)置擺球，所述水平板上設(shè)置有手搖滾輪，立板上端設(shè)置有中間滾輪，調(diào)節(jié)繩的一端卷繞在手搖滾輪上、另一端繞過中間滾輪后與旋轉(zhuǎn)梁的下端固連。本發(fā)明可有效避免傳統(tǒng)船模結(jié)構(gòu)彈簧豎向承載的能量損耗的誤差，同時臺架擴(kuò)展性強(qiáng)，可以實現(xiàn)不同尺度模型試驗，該裝置結(jié)構(gòu)簡單制作周期短、試驗成本低。
【專利說明】
一種船舶結(jié)構(gòu)沖擊試驗系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本發(fā)明涉及一種試驗系統(tǒng)，尤其涉及一種船舶結(jié)構(gòu)沖擊試驗系統(tǒng)，屬于船舶設(shè)備抗沖擊的考核試驗裝備試驗技術(shù)領(lǐng)域，用以分析船體結(jié)構(gòu)沖擊環(huán)境及振動模態(tài)特性。
【背景技術(shù)】
[0002]船舶抗沖擊能力與減振能力是抵抗海洋環(huán)境沖擊載荷和設(shè)備激勵作用關(guān)鍵性能之一。目前船舶結(jié)構(gòu)沖擊試驗可以模擬船舶在特殊環(huán)境下遭受偶然沖擊載荷的適應(yīng)能力和動態(tài)響應(yīng)，可以有效提高船體生命力及關(guān)鍵設(shè)備的可靠性，保障艦艇安全舒適運行。
[0003]現(xiàn)行的沖擊試驗裝置，通常采用坐地式或跌落式?jīng)_擊試驗機(jī)，通過氣囊、阻尼器和彈簧等進(jìn)行隔振處理，并且需要電機(jī)或重力進(jìn)行驅(qū)動，無法滿足大尺度船模水中弱約束邊界的試驗要求。并且存在試驗設(shè)備復(fù)雜成本高、可移動性能差等缺點。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是為了依據(jù)船舶結(jié)構(gòu)沖擊振動特殊性要求而提供一種船舶結(jié)構(gòu)沖擊試驗系統(tǒng)，并具有滿足船舶水中弱約束條件、模型尺度范圍廣、結(jié)構(gòu)簡單經(jīng)濟(jì)、試驗效率高等特點，可用于船舶結(jié)構(gòu)及設(shè)備模型的沖擊試驗，克服了現(xiàn)有缺乏專用船舶沖擊試驗系統(tǒng)的不足。
[0005]本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的:包括由頂部開孔板、底部配重板和連接頂部開孔板和底部配重板的斜向槽鋼支撐架組成的試驗臺架，在頂部開孔板的下方懸掛有船模，頂部開孔板上安裝有擺球加載機(jī)構(gòu)，所述擺球加載機(jī)構(gòu)包括水平板、安裝在水平板上的立板、安裝在水平板兩端的U型夾具板、通過轉(zhuǎn)軸安裝在水平板下方的旋轉(zhuǎn)梁，所述U型夾具板安裝在頂部開孔板上，所述旋轉(zhuǎn)梁上設(shè)置有導(dǎo)軌，導(dǎo)軌中設(shè)置有電磁鐵，所述轉(zhuǎn)軸的端部連接有擺繩，擺繩的端部設(shè)置擺球，所述水平板上設(shè)置有手搖滾輪，立板上端設(shè)置有中間滾輪，調(diào)節(jié)繩的一端卷繞在手搖滾輪上、另一端繞過中間滾輪后與旋轉(zhuǎn)梁的下端固連。
[0006]本發(fā)明還包括這樣一些結(jié)構(gòu)特征:
[0007]1.所述轉(zhuǎn)軸的端部還安裝有測量旋轉(zhuǎn)梁擺動角度的角度刻度盤。
[0008]2.所述擺球在電磁鐵通電時被電磁鐵吸附并隨旋轉(zhuǎn)梁運動。
[0009]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是:(I)本發(fā)明采用擺球擺動沖擊，通過控制高度確定沖擊載荷，并能夠橫向擴(kuò)展支架來滿足船舶各尺度結(jié)構(gòu)模型沖擊試驗要求，具有結(jié)構(gòu)簡單、造價低、可以方便控制沖擊能量與沖擊加載點。(2)考慮到船舶結(jié)構(gòu)在水中弱約束邊界條件，本發(fā)明對模型采取了懸掛處理方式，在水平方向進(jìn)行沖擊加載，使其支撐力與沖擊振動方向正交，避免了各方向的耦合干擾力，以此在較低成本的情況下得出較高試驗的精度。(3)本發(fā)明通過可移動式電磁鐵控制擺球釋放高度，可實現(xiàn)單人沖擊試驗操作，提高了試驗效率。
【附圖說明】
[0010]圖1是本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0011]圖2是本發(fā)明的主視方向的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0012]圖3是本發(fā)明的擺球激勵加載機(jī)構(gòu)的主視方向的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0013]圖4是本發(fā)明的擺球激勵加載機(jī)構(gòu)的俯視方向的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0014]圖5是本發(fā)明的擺球激勵加載機(jī)構(gòu)的側(cè)視方向的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0015]圖中:1-頂部開孔板;2-加強(qiáng)角鋼;3-端部連接板;4-斜向槽鋼支撐架;5-底部配重板;6-旋轉(zhuǎn)梁；7-加強(qiáng)肘板;8-擺球加載調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)；9-船模；10-立板；I1-U形夾具板；12-轉(zhuǎn)軸；13-手搖滾輪(帶有搖動手柄的滾輪)；14-緊固螺栓；15-角度刻度盤；16-電磁鐵；17-調(diào)節(jié)繩；18-擺球;19-中間滾輪;20-水平板。
【具體實施方式】
[0016]下面結(jié)合附圖與【具體實施方式】對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。
[0017]根據(jù)圖1?圖5，本發(fā)明包括側(cè)向槽鋼4、頂部開孔板1、底部配重板5、擺球加載調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)8和模型擴(kuò)展架等部件，其中頂板與底部配重板通過側(cè)向螺栓與槽鋼固定連接，并橫向安裝加強(qiáng)肘板提高該臺架剛度與穩(wěn)性;所述配重底板兩側(cè)安裝，用于加強(qiáng)臺架穩(wěn)定性，降低模型懸掛狀態(tài)中心偏高對試驗的影響，必要時可在底部添加額外重物壓載。在所述頂板插入擺球加載調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)8，并在該機(jī)構(gòu)水平板20上方設(shè)置立板10、緊固螺栓14與手搖滾輪13;采用細(xì)繩懸掛沖擊實驗?zāi)Ｐ?，根?jù)其尺度及加載要求選取合適的系繩點;此外，在擺球加載調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的下方設(shè)置有轉(zhuǎn)軸及旋轉(zhuǎn)梁，通過手搖調(diào)節(jié)滾輪13的角度，進(jìn)而控制擺球釋放高度。
[0018]本發(fā)明的斜向槽鋼支撐架4，數(shù)量為四根且兩端對稱分布，也即斜向槽鋼支撐架4斜傾對稱連接，設(shè)置成下寬上窄確保臺架有足夠剛度，并可在槽鋼內(nèi)槽安置試驗所需線路，通過端部連接板3與頂部開孔板1、底部配重板5螺栓連接;底部配重板5采用兩塊加厚板，在臺架寬度方向兩側(cè)固定連接并設(shè)置加強(qiáng)肘板7;沖擊試驗臺架的頂部開孔板I設(shè)置有四排密集開孔結(jié)構(gòu)，與可拆卸式外伸擴(kuò)展板架搭配，滿足各種尺度模型的吊裝試驗，頂部開孔板I在板下方固定連接加強(qiáng)角鋼2;在所述頂部開孔板I下方懸掛船模9;所述頂部開孔板I上安裝擺球加載調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)8，擺球加載調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)8可在水平X-Y平面內(nèi)精確調(diào)節(jié)位置，并借助夾具板螺栓孔14進(jìn)行緊固定，擺球加載調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)8下方中央位置通過轉(zhuǎn)軸12安裝旋轉(zhuǎn)梁6，該旋轉(zhuǎn)梁6通過調(diào)節(jié)繩17進(jìn)行相應(yīng)的控制，調(diào)節(jié)繩17—端連接旋轉(zhuǎn)梁6自由端部，另一端繞過中間滾輪19后纏繞在手搖滾輪13上;旋轉(zhuǎn)梁6端部安裝有移動式電磁鐵16，具有與擺球活動半徑相同調(diào)節(jié)范圍；其中擺球18可由電磁鐵16吸附控制，擺球18系于擺繩一端，擺繩另一端系于轉(zhuǎn)軸12。
[0019]將擺球18和船模9懸吊安裝在相應(yīng)的位置;旋轉(zhuǎn)梁6通過調(diào)節(jié)繩17與角度刻度盤15進(jìn)行協(xié)同調(diào)節(jié);調(diào)節(jié)繩17兩端分別連接手搖滾輪13與旋轉(zhuǎn)梁6端部。
[0020]在船舶沖擊模型懸掛安裝完畢，需對擺球加載調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)位置進(jìn)行精確調(diào)節(jié)，確保靜置時該懸掛模型受沖擊位置與自由懸掛擺球之間留有微小間隙，使擺球能夠準(zhǔn)確側(cè)向加載于規(guī)定的船模位置。
[0021]旋轉(zhuǎn)梁6可通過手搖調(diào)節(jié)滾輪機(jī)構(gòu)角度，并協(xié)同調(diào)節(jié)電磁鐵位置以匹配該擺球擺動半徑，實現(xiàn)不同沖擊能量加載條件下船模的沖擊響應(yīng)試驗。
[0022]將沖擊響應(yīng)測試儀器，如加速度傳感器、應(yīng)變片等設(shè)備布置于模型測點，電源線、信號線采用屏蔽線交叉布置，合理布置各儀器電源，減少儀器間電流波動造成的干擾影響。
[0023]本發(fā)明主要包括模型立式試驗臺架、擺球加載調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)。其中模型立式試驗臺架由兩端斜向鋼作支撐，通過端部連接板與上端頂板和底部配重板螺栓連接，輔以肘板加強(qiáng)固定。其中頂板開四排密集孔可作為模型懸掛點，或作為可拆卸式外伸擴(kuò)展板架固定連接孔。擺球加載調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)由雙層板夾具與頂板連接，并通過螺栓孔緊固；其中該夾具板下方設(shè)置轉(zhuǎn)軸，作為擺球的擺繩懸掛點，同時連接旋轉(zhuǎn)梁一端。
[0024]本發(fā)明的各主要結(jié)構(gòu)之間采用螺栓連接，輔以肘板加強(qiáng)，并且結(jié)構(gòu)整體下寬上窄，底部采用配重板進(jìn)行穩(wěn)固。頂部開孔板I上安裝擺球加載調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，擺球加載調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)采用雙層板夾具進(jìn)行定位與緊固；并設(shè)有垂向支撐立板及旋轉(zhuǎn)梁轉(zhuǎn)軸，在該轉(zhuǎn)軸側(cè)方安裝角度刻度盤15控制旋轉(zhuǎn)梁角度。其中旋轉(zhuǎn)梁末端連接調(diào)節(jié)繩，在該繩另一端借助滾輪連接于擺球加載調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)上方的手搖滾輪機(jī)構(gòu);此外旋轉(zhuǎn)梁軸向安裝有電磁鐵移動導(dǎo)軌，電磁鐵安裝在導(dǎo)軌中并可沿著導(dǎo)軌移動并定位在相應(yīng)的位置上，調(diào)節(jié)電磁鐵與擺球的旋轉(zhuǎn)半徑位置處;同時擺球與船模的撞擊點同處相同水平高度。
[0025]本發(fā)明涉及船舶結(jié)構(gòu)振動沖擊試驗技術(shù)領(lǐng)域，其目的是設(shè)計一種可以進(jìn)行船體結(jié)構(gòu)沖擊環(huán)境分析與振動模態(tài)分析的一種沖擊試驗系統(tǒng)，模擬艦船不同部位與方向的沖擊響應(yīng)與振動模態(tài)。它是由側(cè)向槽鋼、頂部板架、底部配重、擺球加載調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)和模型擴(kuò)展架構(gòu)成的試驗臺架系統(tǒng);在上述擺球加載調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)側(cè)方設(shè)置角度控制器來控制擺球激勵載荷，輔以端部電磁鐵約束擺球釋放頻率;船模懸掛與擺球等高布置，通過側(cè)擊進(jìn)行加載。本發(fā)明通過懸掛式試驗臺架，開展了船舶在水中弱約束條件下船舶結(jié)構(gòu)沖擊振動試驗，可以有效避免傳統(tǒng)船模結(jié)構(gòu)彈簧豎向承載的能量損耗的誤差，同時臺架擴(kuò)展性強(qiáng)，可以實現(xiàn)不同尺度模型試驗，該裝置結(jié)構(gòu)簡單制作周期短、試驗成本低。
【主權(quán)項】
1.一種船舶結(jié)構(gòu)沖擊試驗系統(tǒng)，其特征在于:包括由頂部開孔板、底部配重板和連接頂部開孔板和底部配重板的斜向槽鋼支撐架組成的試驗臺架，在頂部開孔板的下方懸掛有船模，頂部開孔板上安裝有擺球加載機(jī)構(gòu)，所述擺球加載機(jī)構(gòu)包括水平板、安裝在水平板上的立板、安裝在水平板兩端的U型夾具板、通過轉(zhuǎn)軸安裝在水平板下方的旋轉(zhuǎn)梁，所述U型夾具板安裝在頂部開孔板上，所述旋轉(zhuǎn)梁上設(shè)置有導(dǎo)軌，導(dǎo)軌中設(shè)置有電磁鐵，所述轉(zhuǎn)軸的端部連接有擺繩，擺繩的端部設(shè)置擺球，所述水平板上設(shè)置有手搖滾輪，立板上端設(shè)置有中間滾輪，調(diào)節(jié)繩的一端卷繞在手搖滾輪上、另一端繞過中間滾輪后與旋轉(zhuǎn)梁的下端固連。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種船舶結(jié)構(gòu)沖擊試驗系統(tǒng)，其特征在于:所述轉(zhuǎn)軸的端部還安裝有測量旋轉(zhuǎn)梁擺動角度的角度刻度盤。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種船舶結(jié)構(gòu)沖擊試驗系統(tǒng)，其特征在于:所述擺球在電磁鐵通電時被電磁鐵吸附并隨旋轉(zhuǎn)梁運動。
【文檔編號】G01M7/08GK105910783SQ201610293141
【公開日】2016年8月31日
【申請日】2016年5月5日
【發(fā)明人】郭君, 范斌, 李曉文, 王麗楠, 張阿漫
【申請人】哈爾濱工程大學(xué)